Der Standard-Fundamentalbereich

Na Figura 21 são apresentados quais os modos de falha mais recorrentes nos dam break analisados. Verificou-se que o modo de falha por erosão interna é o mais recorrente nas simulações de falha (presente em 42% dos estudos), seguido pelo galgamento, liquefação e instabilização, respectivamente.

Figura 21 – Modos de falhas e métodos construtivos utilizados nos estudos de dam break analisados.

Fonte: Dados da pesquisa, 2019.

Na Figura 21, embora a erosão interna apareça em número maior, o galgamento foi o modo de falha mais utilizado. O maior número falhas por erosão interna, justifica- se porque muitas empresas de consultoria simularam dois ou mais cenários de ruptura, sempre considerando a hipótese de ruptura por galgamento (mais recorrente) e a hipótese de ruptura por erosão interna. O resultado encontrado está em concordância com as análise de falha em barragens relatadas em documentos do ICOLD e de artigos científicos, que também apontam que mundialmente um dos tipos de falhas mais recorrentes em barragens é o galgamento (CIGB/ICOLD; UNEP/PNUE, 2001; RICO et al., 2008). 70 16 11 14 30 13 29 47 14 30 13 3 3 4 45 33 71 30 6 6 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Liquefação (23) Galgamento (31) Erosão interna (36) Instabilização (7) Sem informação (10)

Porcentagem das barragens

M o do de F a lha

Destaca-se que nos planos em que havia a simulação de mais de um cenário de ruptura, (12 dos 86 planos), como por exemplo cenários com modos de falha distintos, escolheu-se sempre o cenário de maior dano. Desses, alguns justificaram a escolha do cenário de acordo com o tempo de chegada crítico nas áreas povoadas de jusante ou ainda devido aos maiores picos de vazão. Por fim, após a escolha do cenário de maior dano, este era utilizado para mapear a mancha de inundação e delimitar a Zona de Autossalvamento (ZAS).

Nos PAEBM analisados, a hipótese do modo de falha por galgamento quando adotada, foi considerando o volume de trânsito de cheia da barragem menor do que o volume adicional de cheia ou quando a cheia ultrapassa a vazão de projeto do vertedouro da barragem. Quanto ao modo de falha por erosão interna (piping), na literatura não existe um padrão para sua ocorrência, de uma forma simplificada, a erosão interna está associada a problemas de infiltração na barragem e consequente remoção de solo da estrutura da barragem (FUSARO et al., 2017).

A segunda maior causa de falha em barragens de rejeito no mundo é a liquefação (CIGB/ICOLD; UNEP/PNUE, 2001; RICO et al., 2008), mas nos planos analisados a liquefação foi o terceiro modo de falha mais adotado nas simulações. Verificou-se nos planos estudados que esse modo de falha foi adotado principalmente nos estudos de dam break de barragens construídas pelo método de alteamento de montante, o que é justificável por estas serem mais suceptíveis a este modo de falha. Das 86 barragens de estudo, 27% (23 das 86) foram alteadas pelo método de montante, destas 70% (16 das 23) tiveram seu rompimento simulado por liquefação. A análise dos planos e os dois últimos desastres com barragens de rejeito no Brasil evidenciam uma relação pertinente entre o modo de falha por liquefação e método de alteamento de montante.

Dos planos que adotam a falha por erosão interna ou galgamento para as barragens de montante, apenas um justifica adoção dessa premissa, afirmando que “ a adoção desse critério está a favor da segurança, uma vez que o galgamento representa o modo de falha com maior potencial de dano a jusante”. No entanto, essa justificativa deve ser utilizada com certa cautela, dado que não é sempre que o modo de falha por galgamento acarreta maior potencial de dano.

Conhecer o modo de falha permite estimar o tempo de formação da brecha de ruptura e assim os tempos de chegada da onda de inundação. O conhecimento dessas variáveis é fundamental para o planejamento da evacuação das populações de jusante da

barragem. Dessa forma verificou-se para cada um dos modos de falha apresentados qual o tempo médio de formação da brecha de ruptura.

As falhas por galgamento têm tempos maiores de formação de brecha, em média 41±21 minutos conforme os planos estudados. Saliba (2009) no entanto, afirma que em falhas por galgamento a brecha de ruptura pode-se desenvolver ao longo de horas, isso mostra que os planos adotam premissas mais conservadoras na definição dos tempos de formação da brecha de ruptura.

Para o modo de falha por erosão interna, os planos analisados adotaram um tempo médio de 20 ±13 minutos, demonstrando uma abordagem mais conservadora posto que a falha por erosão interna demorar minutos, dias ou meses em função da susceptibilidade à erosão dos materiais e dos gradientes hidráulicos envolvidos (SILVA, 2016).

Em todos os cenários de rompimento simulados por liquefação o tempo de falha foi considerado instantâneo por este mecanismo se desenvolver na maioria dos casos de forma abrupta e súbita, como vivenciado nos últimos desastres de Fundão e B1 (SANTAMARINA; TORRES-CRUZ; BACHUS, 2019).

Salienta-se que quanto menor o tempo de formação da brecha, menor o tempo de resposta disponível da Defesa Civil, da empresa e das populações a eminente emergência de rompimento da barragem. Entende-se que considerar menores tempos de formação de brecha, de forma mais conservadora, pode ser um aspecto positivo para ajustar os tempos de atingimento dos treinamentos e exercícios de simulação de emergência, para que esses possam garantir maior integridades das vidas vulneráveis ao rompimento.

Por fim, como já mencionado no item 4.4.1, dentre os cenários simulados pode-se considerar o dia ensolarado (sunny day) ou o dia chuvoso (rainy day). Geralmente no cenário de um dia chuvoso o modo de falha mais provável de ocorrer é por galgamento, devido ao fluxo de água adicional da barragem que pode induzir a um extravasamento. Em contra partida, os modos de falha por erosão interna ou liquefação, podem ocorrer no nível normal de operação da barragem, ou seja, em um cenário de dia ensolarado (KCB, 2014). Como já apresentado no item 4.4.1., 85 dos 86 estudos de dam break analisados, consideram o cenário de dia chuvoso, de modo a atender a Portaria DNPM n°70.389, a qual obriga os empreendedores a utilizar o cenário de maior dano.